Question

Mg-H₂O₂電池是一種新型的海水電池．該電池以海水為電解質(zhì)溶液，結(jié)構(gòu)如圖一所示．
（1）該電池工作時，Mg電極作

 

極，石墨電極上的電極反應(yīng)式為

 

，電池工作時，

 

 （填離子符號）會穿過陰離子交換膜向

 

 極移動
（2）臭氧（O₃）是一種強(qiáng)氧化劑，常用于消毒、滅菌等，可由臭氧發(fā)生器電解稀硫酸制得．結(jié)構(gòu)如圖二所示．
①圖中陰極為

 

（填“A”或“B”），其電極反應(yīng)式為

 

．
②若C處通入O₂，則A極的電極反應(yīng)式為

 

．
③若用Mg-H₂O₂電池做電解電源，C處不通入O₂，D、E處分別收集到26.88L和有11.2L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則E處收集的氣體中O₃所占的體積分?jǐn)?shù)為

 

．（忽略O(shè)₃的分解）；此時，通過電池中陰離子交換膜的離子的物質(zhì)的量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）該原電池中，Mg易失電子作負(fù)極、石墨作正極，正極上雙氧水得電子生成氫氧根離子，陰離子交換膜只能陰離子通過；放電時，電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動；
（2）①電解稀硫酸時，E電極上氧氣或臭氧，則B電極是陽極，所以A電極是陰極，陰極上氫離子放電生成氫氣；
②若C處通入O₂，則A極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水；
③D處收集氣體的物質(zhì)的量=

26.88L

22.4L/mol

=1.2mol，E處收集氣體的物質(zhì)的量=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計算生成臭氧物質(zhì)的量，從而計算體積分?jǐn)?shù)；通過陰離子交換膜的物質(zhì)的量和放電氫氧根離子的物質(zhì)的量相等．

解答： 解：（1）該原電池中，Mg易失電子作負(fù)極、石墨作正極，正極上雙氧水得電子生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為H₂O₂+2e^-=2OH^-，陰離子交換膜只能陰離子通過，所以放電時，電解質(zhì)溶液中陰離子OH^- 向負(fù)極移動，故答案為：負(fù)；H₂O₂+2e^-=2OH^-；OH^-； 負(fù)（Mg）；
（2）①電解稀硫酸時，E電極上氧氣或臭氧，則B電極是陽極，所以A電極是陰極，陰極上氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：A；2H⁺+2e^-=H₂↑；
②若C處通入O₂，則A極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為4H⁺+4e^-+O₂=2H₂O，故答案為：4H⁺+4e^-+O₂=2H₂O；
③D處收集氣體的物質(zhì)的量=

26.88L

22.4L/mol

=1.2mol，E處收集氣體的物質(zhì)的量=

11.2L

22.4L/mol

=0.5mol，
設(shè)生成氧氣的物質(zhì)的量為xmol、生成臭氧物質(zhì)的量為ymol，結(jié)合轉(zhuǎn)移電子相等得

x+y=0.5mol 4x+6y=1.2×2

x=0.3 y=0.2

，
相同條件下，臭氧的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)等于其體積分?jǐn)?shù)，所以

0.2mol

0.5mol

×100%=40%，
陽極上電極反應(yīng)式為4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O、6OH^--6e^-=O₃↑+3H₂O，通過陰離子交換膜的物質(zhì)的量和放電氫氧根離子的物質(zhì)的量相等=4n（O₂）+6n（O₃）=0.3mol×4+0.6mol×2=2.4mol，
故答案為：40%；2.4mol．

點(diǎn)評：本題考查原電池和電解池原理，明確各個電極上發(fā)生的反應(yīng)是解本題關(guān)鍵，難點(diǎn)是（2）③中臭氧、轉(zhuǎn)移離子物質(zhì)的量的計算，要根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等進(jìn)行計算，題目難度中等．